新闻评论| 竹子基因组学：推动全球可持续发展和以竹代塑倡议
本评论由Shyam K. Paudel， Ximena Londoño和 Maxim Lobovikov共同撰写。
塑料废弃物和气候变化是当今面临的全球性威胁。每年生产的塑料超过4.3亿吨，其中约36%用于一次性产品，而回收率却不足10%。气候变化也正在对生态系统的稳定性造成严重破坏。竹子是一种颇具吸引力的替代品。它生长迅速，能自然降解，每公顷每年可吸收约5.1吨二氧化碳——超过了杉木。此外，竹制品的碳足迹也仅为塑料制品的20%。这些特性使竹子成为减少碳排放和控制污染的有力候选者。然而，由于缺乏对竹子基因组层面的认知，相关进展一直受到限制。侯胤光等人（2024）发布的新泛基因组揭示了竹子气候适应性的遗传基础，为“以竹代塑”倡议的未来发展奠定了科学基础。
竹子为何重要：兼具生态与经济价值
竹子常被称为“绿色黄金”，在生态系统保护和经济发展中均有贡献。其在促进碳储存、防止水土流失以及维持森林生物多样性方面发挥着重要作用。在《巴黎协定》框架下，许多国家已将竹子纳入其实现碳中和目标的战略规划之中。在经济方面，竹子的影响力日益增长。2023年，中国以约750万公顷的竹林创造了750亿美元的财富，并提供了1500万个就业岗位。竹基材料正在扩展到建筑和包装领域，在一些国家，竹基材料取代了多达50%的一次性塑料产品。“以竹代塑”倡议作为一种兼顾气候变化与塑料污染治理的解决方案，正在获得全球政策层面的广泛关注。
基因组学的突破
侯胤光等人（2024）成功构建了首个毛竹单倍型泛基因组，揭示了其丰富的遗传变异。不同于传统的基因组只包含单个个体的信息，泛基因组包含了一个物种几乎所有个体的遗传信息。这种研究方法至关重要，因为它能揭示隐藏的遗传多样性，帮助研究人员更全面地识别影响竹子重要性状的基因。正是在泛基因组的帮助下，超过1000个与气候性状（如温度和降雨）相关的变异位点被鉴定出来。研究发现，中国西部和北部的竹子种群尤为脆弱。这个遗传图谱为适应性保护——适地适竹——提供了工具，并帮助育种学家开发具有抗逆性和高产性的品种。
利用基因组学塑造竹子的未来
- 更优良的育种技术。传统的竹子育种耗时漫长。现在借助泛基因组，科学家们可以快速找到影响纤维品质和生长速度等重要性状的基因。这使他们能够培育出更适合工业用途的竹子品种，特别是那些用以替代塑料的品种。
- 适应气候变化。遗传数据有助于预测竹子将如何应对未来的气候条件。农民和土地管理者可以利用这些信息种植更可能在干旱、高温或其他胁迫条件下存活的品种。
- 保护全球竹子多样性。为了确保竹子在未来保持强壮和健康，我们需要保护其遗传多样性。这意味着系统性地将种子和植株保存于基因库中，长期监测竹子基因如何随时间变化，并在全球范围内共享数据。各国还可以对本地重要的竹种进行测序，例如非洲的锐药竹（Oxytenanthera abyssinica）和拉丁美洲的瓜多竹（Guadua angustifolia）。像国际竹藤组织（INBAR）这样的专业机构在这一合作进程中发挥着至关重要的作用。
未来展望
竹子的真正潜力在于科学、政策和市场的协同作用。为充分释放其潜力：
- 政策制定者应将遗传监测纳入林业规划，并为使用竹子替代塑料提供激励措施。
- 科研人员必须继续探索竹子基因组如何影响其生长和环境效益，并评估竹产业的社会和经济影响。
- 全球伙伴关系，特别是在“以竹代塑”倡议下的合作机制，需要共享数据、资金和技术，以确保拥有竹子的国家都能从中受益。
当科学与政策并行，竹子就能成为应对气候变化和塑料废弃物问题的关键工具。像侯胤光等人（2024）这样的研究为我们提供了更明智地种植、保护和利用竹子的路线图，从而将这种快速生长的草本植物转变为全球可持续发展的引擎。
了解这个研究，请查阅: https://www.nature.com/articles/s41467-024-52376-5
